Energetische Nutzung von feuchter Biomasse in ... - tuprints

8.3 Resümee Wärmetauscherdesign
Beispielsweise erfordert ein Betriebsdruck von 50 MPa für einen Außenmantel aus V2A-Stahl
mit einer 0,2 % Streckgrenze (100 °C) von 200 N mm -2 eine Wanddicke von 0,13 Di [Vog-
2002]. Bei einem Durchmesser des Außenmantels von 0,5 m bedeutet dies 6 cm Wandstärke.
Verschärfend tritt hinzu, dass mit zunehmender Temperatur die Werkstofffestigkeit abnimmt.
Die zur Vermeidung von Fouling im Rohrbündel geforderte Strömungsgeschwindigkeit von
mindestens 1 m s -1 wird nicht erreicht. Ebenso kann Braunproduktbildung nicht ausgeschlos-
sen werden, da der hydrothermale Abbau der Modellsubstanz Glucose sehr rasch erfolgt. Je
nach Feedzusammensetzung lassen sich für die drei berechneten Wärmetauscher folgende
Tendenzen feststellen:
• Der konventionelle Rohrbündel-Wärmetauscher stellt die Variante mit geringster
Verstopfungsgefahr dar und ist für schlammigen, heterogenen Feed geeignet.
Allerdings ist beträchtliche Braunproduktbildung zu erwarten.
• Der sonderkonstruierte Rohrbündel-Wärmetauscher erlaubt geringere Verweil-
zeiten, jedoch mit steigendem Verstopfungsrisiko durch Querschnittsverengung.
• Der Heatric-Wärmetauscher ist ausschließlich für homogenen Feed geeignet. Hier
lassen sich sehr kurze Verweilzeiten im Sekundenbereich realisieren. Obwohl eine
Strömungsgeschwindigkeit von mindestens 0,5 m s -1 erreicht wird, könnten bei
hoher Salzfracht des Feeds die Wärmetauscherkanäle aufgrund ihres engen
Querschnitts durch ausfallendes Salz verstopfen. Braunproduktbildung lässt sich
trotz der kurzen Verweilzeit nicht ausschließen.
Ausfallendes Salz ist von „klebriger“ Konsistenz und hat eine hohe Neigung, sich an
Oberflächen abzulagern [Arm-1994, Tes-1999]. Abeln et al. berichten vom Verstopfen ihres
Strömungsrohrreaktors durch Salzausfall trotz eines großen Rohrinnendurchmessers von
8 mm und hoher Strömungsgeschwindigkeiten von 0,4 - 1,5 m s -1 [Abe-2001]. Betrachtet man
den Aufwand, der von diversen Forschungsgruppen [Abe-2000, Bar-1992, Sch-1999, Tes-
1999] mit Konzepten wie dem Schwitzwandreaktor oder Zweizonenreaktor zum Handling
von salzreichem Feed betrieben wird, erscheint der Einsatz eines Rohrbündelwärmetauschers
für salzreiche Biomasse wie z. B. Klärschlamm äußerst fraglich.
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